DE102020122783B3 - Method for transmitting a switch-on signal and a switch-off signal from a primary side and to a secondary side of a driver for controlling a power semiconductor switch and driver - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines Einschaltsignals und eines Ausschaltsignals von einer Primärseite zu einer Sekundärseite eines Treibers zum Ansteuern eines Leistungshalbleiterschalters, wobei die Sekundärseite des Treibers vorgesehen ist mit dem Leistungshalbleiterschalter elektrisch leitend verbunden zu werden, wobei- wenn der Leistungshalbleiterschalter von der Sekundärseite eingeschaltet werden soll, von der Primärseite ein Einschaltsignal zum Einschalten des Leistungshalbleiterschalters solange an die Sekundärseite gesendet wird, bis die Primärseite von der Sekundärseite ein Quittierungssignal (Q) empfängt, wobei- wenn der Leistungshalbleiterschalter von der Sekundärseite ausgeschaltet werden soll, von der Primärseite ein Ausschaltsignal zum Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters solange an die Sekundärseite gesendet wird, bis die Primärseite von der Sekundärseite ein Quittierungssignal empfängt. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Treiber zum Ansteuern eines Leistungshalbleiterschalters.The invention relates to a method for transmitting a switch-on signal and a switch-off signal from a primary side to a secondary side of a driver for controlling a power semiconductor switch, the secondary side of the driver being provided to be connected to the power semiconductor switch in an electrically conductive manner, whereby- when the power semiconductor switch is switched on from the secondary side is to be sent from the primary side a switch-on signal to switch on the power semiconductor switch to the secondary side until the primary side receives an acknowledgment signal (Q) from the secondary side, whereby - if the power semiconductor switch is to be switched off from the secondary side, a switch-off signal from the primary side Switching off the power semiconductor switch is sent to the secondary side until the primary side receives an acknowledgment signal from the secondary side. The invention also relates to a driver for controlling a power semiconductor switch.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung eines Einschaltsignals und eines Ausschaltsignals von einer Primärseite und zu einer Sekundärseite eines Treibers zum Ansteuern eines Leistungshalbleiterschalters und einen Treiber zum Ansteuern eines Leistungshalbleiterschalters.The invention relates to a method for transmitting a switch-on signal and a switch-off signal from a primary side and to a secondary side of a driver for controlling a power semiconductor switch and a driver for controlling a power semiconductor switch.
Aus der
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Um Fehler, aufgrund von Störungen (z.B. EMV-Störungen) bei der Signalübertragung der Schaltsignale von der Primärseite und zu der Sekundärseite des Treibers, die zu einem fehlerhaften Ein- oder Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters führen können, schnell berichtigen zu können, werden techniküblich die Einschaltsignale und die Ausschaltsignale permanent oder in sehr kurzen Abständen ständig widerholt gesendet, so dass ein von der Sekundärseite nicht oder fehlerhaft empfangenes Ein- oder Ausschaltsignal vom nächsten von der Primärseite gesendeten Ein- oder Ausschaltsignal korrigiert wird. Nachteilig dabei ist, dass der Treiber hierdurch einen hohen Energiebedarf aufweist und selber in nicht unerheblichem Maße elektromagnetische Störstrahlung aussendet, die andere elektronische Bauelemente stören kann.In order to be able to quickly correct errors due to interference (e.g. EMC interference) in the signal transmission of the switching signals from the primary side and to the secondary side of the driver, which can lead to incorrect switching on or off of the power semiconductor switch, the switch-on signals and the switch-off signals are sent permanently or repeatedly at very short intervals, so that a switch-on or switch-off signal not received or incorrectly received by the secondary side is corrected by the next switch-on or switch-off signal sent from the primary side. The disadvantage here is that the driver thus has a high energy requirement and itself emits electromagnetic interference radiation to a not inconsiderable extent, which can interfere with other electronic components.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine zuverlässige und energiesparende Übertragung eines Einschaltsignals und eines Ausschaltsignals von einer Primärseite und zu einer Sekundärseite eines Treibers zum Ansteuern eines Leistungshalbleiterschalters zu erzielen.The object of the invention is to achieve a reliable and energy-saving transmission of a switch-on signal and a switch-off signal from a primary side and to a secondary side of a driver for driving a power semiconductor switch.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Übertragung eines Einschaltsignals und eines Ausschaltsignals von einer Primärseite und zu einer Sekundärseite eines Treibers zum Ansteuern eines Leistungshalbleiterschalters, wobei die Sekundärseite des Treibers vorgesehen ist mit dem Leistungshalbleiterschalter elektrisch leitend verbunden zu werden, wobei
- - wenn der Leistungshalbleiterschalter von der Sekundärseite eingeschaltet werden soll, von der Primärseite ein Einschaltsignal zum Einschalten des Leistungshalbleiterschalters solange an die Sekundärseite gesendet wird, bis die Primärseite von der Sekundärseite ein Quittierungssignal empfängt, wobei
- - wenn der Leistungshalbleiterschalter von der Sekundärseite ausgeschaltet werden soll, von der Primärseite ein Ausschaltsignal zum Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters solange an die Sekundärseite gesendet wird, bis die Primärseite von der Sekundärseite ein Quittierungssignal empfängt.
- - If the power semiconductor switch is to be switched on from the secondary side, a switch-on signal for switching on the power semiconductor switch is sent from the primary side to the secondary side until the primary side receives an acknowledgment signal from the secondary side, whereby
- - if the power semiconductor switch is to be switched off from the secondary side, from the primary side, a switch-off signal for switching off the power semiconductor switch is sent to the secondary side until the primary side receives an acknowledgment signal from the secondary side.
Es erweist sich als vorteilhaft, dass wenn nach Ablauf einer ersten Zeitdauer nach Beginn des Sendens des Einschaltsignals von der Primärseite kein Quittierungssignal empfangen wird, das Senden des Einschaltsignals gestoppt wird, wobei wenn nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer nach Beginn des Sendens des Ausschaltsignals von der Primärseite kein Quittierungssignal empfangen wird, das Senden des Ausschaltsignals gestoppt wird, wobei von der Primärseite nach Ablauf einer dritten Zeitdauer nach Ablauf der ersten Zeitdauer ein Einschaltsignal zum Einschalten des Leistungshalbleiterschalters an die Sekundärseite gesendet wird, wobei wenn nach einer bestimmten ersten Anzahl von Wiederholungsversuchen des Sendens von Einschaltsignalen von der Primärseite kein Quittierungssignal empfangen wird, von der Primärseite ein Fehlersignal erzeugt wird, wobei von der Primärseite nach Ablauf einer vierten Zeitdauer nach Ablauf der zweiten Zeitdauer ein Ausschaltsignal zum Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters an die Sekundärseite gesendet wird, wobei wenn nach einer bestimmten zweiten Anzahl von Wiederholungsversuchen des Sendens von Ausschaltsignalen von der Primärseite kein Quittierungssignal empfangen wird, von der Primärseite ein Fehlersignal erzeugt wird. Hierdurch wird eine länger andauernde Störung der Übertragung des Ein- und Ausschaltsignals zuverlässig erkannt.It has proven to be advantageous that if no acknowledgment signal is received after a first period of time after the start of sending the switch-on signal from the primary side, the sending of the switch-on signal is stopped, and if after a second period of time after the start of sending the switch-off signal from the primary side no acknowledgment signal is received, the sending of the switch-off signal is stopped, with a switch-on signal to switch on the power semiconductor switch being sent from the primary side to the secondary side after a third time period has elapsed after the first time period has elapsed, and if after a certain first number of retry attempts to send Switch-on signals from the primary side no acknowledgment signal is received, an error signal is generated from the primary side, with a switch-off signal for switching off the power semiconductor from the primary side after a fourth time period has elapsed after the second time period has elapsed terschalters is sent to the secondary side, if no acknowledgment signal is received from the primary side after a certain second number of retry attempts to send switch-off signals, an error signal is generated by the primary side. In this way, a longer-lasting disturbance in the transmission of the switch-on and switch-off signal is reliably detected.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass wenn die Primärseite von der Sekundärseite das Quittierungssignal aufgrund des Sendens eines Einschaltsignals empfängt, das Einschaltsignal nach einer fünften Zeitdauer seit Beginn des Sendens des Einschaltsignals oder seit Empfang des Quittierungssignals erneut von der Primärseite an die Sekundärseite gesendet wird, wobei wenn die Primärseite von der Sekundärseite das Quittierungssignal aufgrund des Sendens eines Ausschaltsignals empfängt, das Ausschaltsignal nach einer sechsten Zeitdauer seit Beginn des Sendens des Einschaltsignals oder seit Empfang des Quittierungssignals von der Primärseite an die Sekundärseite gesendet wird. Falls aufgrund eines Störsignals die Sekundärseite ein fehlerhaftes Ein- bzw. Ausschaltsignal empfängt bzw. das Störsignal als Ein- oder Ausschaltsignal fehlerhaft interpretiert, wird mit dem Senden des nächsten ordnungsgemäßen Ein- oder Ausschaltsignals der Fehler automatisch korrigiert.Furthermore, it proves to be advantageous that if the primary side receives the acknowledgment signal from the secondary side due to the sending of a switch-on signal, the switch-on signal is sent again from the primary side to the secondary side after a fifth period of time since the start of sending the switch-on signal or since receipt of the acknowledgment signal, wherein when the primary side receives the acknowledgment signal from the secondary side due to the sending of a switch-off signal, the switch-off signal is sent to the secondary side after a sixth period of time since the start of sending the switch-on signal or since the receipt of the acknowledgment signal from the primary side. If the secondary side receives an incorrect switch-on or switch-off signal due to an interfering signal, or if the interfering signal is incorrectly interpreted as a switch-on or switch-off signal, the error is automatically corrected when the next correct switch-on or switch-off signal is sent.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass wenn von der Primärseite ein Quittierungssignal empfangen wird, ohne dass zu dem Zeitpunkt des Empfangs des Quittierungssignals von der Primärseite ein Einschaltsignal oder Ausschaltsignal an die Sekundärseite gesendet wird, von der Primärseite, wenn zuletzt ein Einschaltsignal an die Sekundärseite versendet wurde, ein Einschaltsignal an die Sekundärseite gesendet wird und wenn zuletzt ein Ausschaltsignal an die Sekundärseite versendet wurde, ein Ausschaltsignal an die Sekundärseite gesendet wird. Wenn von der Primärseite ein Quittierungssignal empfangen wird, ohne dass zu dem Zeitpunkt des Empfangs des Quittierungssignals von der Primärseite ein Einschaltsignal oder Ausschaltsignal an die Sekundärseite gesendet wird, ist dies Indiz dafür, dass die Sekundärseite z.B. aufgrund eines Störsignals fälschlicherweise ein Ein- bzw. Ausschaltsignal erkannt hat. Die Primärseite sendet deshalb, wenn zuletzt ein Einschaltsignal an die Sekundärseite versendet wurde, ein Einschaltsignal an die Sekundärseite und wenn zuletzt ein Ausschaltsignal an die Sekundärseite versendet wurde, ein Ausschaltsignal an die Sekundärseite. Hierdurch wird ein eventuell fälschlicherweise von der Sekundärseite erkanntes Ein- bzw. Ausschaltsignal sehr schnell korrigiert.Furthermore, it proves to be advantageous if an acknowledgment signal is received from the primary side without a switch-on signal or switch-off signal being sent to the secondary side at the time of receipt of the acknowledgment signal, from the primary side, if a switch-on signal is last sent to the secondary side has been sent, a switch-on signal is sent to the secondary side and if a switch-off signal was sent to the secondary side last, a switch-off signal is sent to the secondary side. If an acknowledgment signal is received from the primary side without a switch-on signal or switch-off signal being sent from the primary side to the secondary side at the time the acknowledgment signal is received, this is an indication that the secondary side is incorrectly switching on or off, e.g. due to an interference signal recognized. Therefore, if a switch-on signal was sent to the secondary side last, the primary side sends a switch-on signal to the secondary side and if a switch-off signal was sent to the secondary side last, a switch-off signal to the secondary side. As a result, a switch-on or switch-off signal that may be incorrectly recognized by the secondary side is corrected very quickly.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Einschaltsignal und/oder das Ausschaltsignal als Impulsfolge oder als ein Einzelimpuls ausgebildet ist. Hierdurch kann der zeitliche Verlauf des Einschaltsignals und/oder des Ausschaltsignals sehr flexibel ausgebildet sein.It also proves to be advantageous if the switch-on signal and / or the switch-off signal is designed as a pulse sequence or as a single pulse. As a result, the time profile of the switch-on signal and / or the switch-off signal can be made very flexible.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Übertragen des Einschaltsignals, des Ausschaltsignals und des Quittierungssignals zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Treibers über einen dem jeweiligen Signal zugeordneten physikalisch getrennten Übertragungskanal erfolgt. Hierdurch wird eine hohe Zuverlässigkeit der Signalübertragung erzielt.It also proves to be advantageous if the transmission of the switch-on signal, the switch-off signal and the acknowledgment signal between the primary side and the secondary side of the driver takes place via a physically separate transmission channel assigned to the respective signal. This achieves a high level of reliability of the signal transmission.
Diese Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Treiber zum Ansteuern eines Leistungshalbleiterschalters mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, wobei die Sekundärseite des Treibers zum elektrisch leitenden Verbinden mit dem Leistungshalbleiterschalter vorgesehen ist, wobei der Treiber zur Übertragung eines Ein- und eines Ausschaltsignals von der Primärseite zur Sekundärseite ausgebildet ist, wobei der Treiber dazu ausgebildet ist, dass wenn der Leistungshalbleiterschalter von der Sekundärseite eingeschaltet werden soll, von der Primärseite ein Einschaltsignal zum Einschalten des Leistungshalbleiterschalters solange an die Sekundärseite gesendet wird, bis die Primärseite von der Sekundärseite ein Quittierungssignal empfängt, wobei der Treiber dazu ausgebildet ist, dass wenn der Leistungshalbleiterschalter von der Sekundärseite ausgeschaltet werden soll, von der Primärseite ein Ausschaltsignal zum Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters solange an die Sekundärseite gesendet wird, bis die Primärseite von der Sekundärseite ein Quittierungssignal empfängt.This object is also achieved by a driver for controlling a power semiconductor switch with a primary side and a secondary side, the secondary side of the driver being provided for electrically conductive connection to the power semiconductor switch, the driver for transmitting an on and off signal from the primary side to the secondary side is designed, wherein the driver is designed so that when the power semiconductor switch is to be switched on from the secondary side, a switch-on signal for switching on the power semiconductor switch to the secondary side from the primary side for as long is sent until the primary side receives an acknowledgment signal from the secondary side, the driver being designed so that if the power semiconductor switch is to be switched off from the secondary side, a switch-off signal to switch off the power semiconductor switch is sent from the primary side to the secondary side until the primary side receives an acknowledgment signal from the secondary side.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der Treiber dazu ausgebildet ist, dass wenn nach Ablauf einer ersten Zeitdauer nach Beginn des Sendens des Einschaltsignals von der Primärseite kein Quittierungssignal empfangen wird, das Senden des Einschaltsignals gestoppt wird und dass wenn nach Ablauf einer zweiten Zeitdauer nach Beginn des Sendens des Ausschaltsignals von der Primärseite kein Quittierungssignal empfangen wird, das Senden des Ausschaltsignals gestoppt wird, wobei der Treiber dazu ausgebildet ist, dass von der Primärseite nach Ablauf einer dritten Zeitdauer nach Ablauf der ersten Zeitdauer ein Einschaltsignal zum Einschalten des Leistungshalbleiterschalters an die Sekundärseite gesendet wird, wobei wenn nach einer bestimmten ersten Anzahl von Wiederholungsversuchen des Sendens von Einschaltsignalen von der Primärseite kein Quittierungssignal empfangen wird, von der Primärseite ein Fehlersignal erzeugt wird, wobei der Treiber dazu ausgebildet ist, dass von der Primärseite nach Ablauf einer vierten Zeitdauer nach Ablauf der zweiten Zeitdauer ein Ausschaltsignal zum Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters an die Sekundärseite gesendet wird, wobei wenn nach einer bestimmten zweiten Anzahl von Wiederholungsversuchen des Sendens von Ausschaltsignalen von der Primärseite kein Quittierungssignal empfangen wird, von der Primärseite ein Fehlersignal erzeugt wird. Hierdurch wird eine länger andauernde Störung der Übertragung des Ein- und Ausschaltsignals zuverlässig erkannt.It proves to be advantageous if the driver is designed so that if no acknowledgment signal is received from the primary side after a first period of time after the start of sending the switch-on signal, the sending of the switch-on signal is stopped and if after a second period of time after the start after sending the switch-off signal from the primary side, no acknowledgment signal is received, the sending of the switch-off signal is stopped, the driver being designed to send a switch-on signal to the secondary side from the primary side after a third time period has elapsed after the first time period has elapsed is, wherein if after a certain first number of retry attempts to send switch-on signals from the primary side no acknowledgment signal is received, an error signal is generated from the primary side, the driver being designed to send from the primary side to Ab During a fourth period of time after the second period of time has elapsed, a switch-off signal to switch off the power semiconductor switch is sent to the secondary side, with an error signal being generated from the primary side if no acknowledgment signal is received from the primary side after a certain second number of retry attempts to send switch-off signals. In this way, a longer-lasting disturbance in the transmission of the switch-on and switch-off signal is reliably detected.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Treiber dazu ausgebildet ist, dass wenn die Primärseite von der Sekundärseite das Quittierungssignal aufgrund des Sendens eines Einschaltsignals empfängt, das Einschaltsignal nach einer fünften Zeitdauer seit Beginn des Sendens des Einschaltsignals oder seit Empfang des Quittierungssignals erneut von der Primärseite an die Sekundärseite gesendet wird und dass wenn die Primärseite von der Sekundärseite das Quittierungssignal aufgrund des Sendens eines Ausschaltsignals empfängt, das Ausschaltsignal nach einer sechsten Zeitdauer seit Beginn des Sendens des Einschaltsignals oder seit Empfang des Quittierungssignals erneut von der Primärseite an die Sekundärseite gesendet wird. Falls aufgrund eines Störsignals, die Sekundärseite ein fehlerhaftes Ein- bzw. Ausschaltsignal empfängt bzw. das Störsignal als Ein- oder Ausschaltsignal fehlerhaft interpretiert, wird mit dem Senden des nächsten ordnungsgemäßen Ein- oder Ausschaltsignals der Fehler automatisch korrigiert.Furthermore, it proves to be advantageous if the driver is designed so that when the primary side receives the acknowledgment signal from the secondary side due to the sending of a switch-on signal, the switch-on signal after a fifth period of time since the start of sending the switch-on signal or since the receipt of the acknowledgment signal again from the Primary side is sent to the secondary side and that when the primary side receives the acknowledgment signal from the secondary side due to the sending of a switch-off signal, the switch-off signal is sent again from the primary side to the secondary side after a sixth period of time since the start of sending the switch-on signal or since the receipt of the acknowledgment signal. If the secondary side receives an incorrect switch-on or switch-off signal due to an interfering signal, or if the interfering signal is incorrectly interpreted as a switch-on or switch-off signal, the error is automatically corrected when the next correct switch-on or switch-off signal is sent.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Treiber dazu ausgebildet ist, dass wenn von der Primärseite ein Quittierungssignal empfangen wird, ohne dass zu dem Zeitpunkt des Empfangs des Quittierungssignals von der Primärseite ein Einschaltsignal oder Ausschaltsignal an die Sekundärseite gesendet wird, von der Primärseite, wenn zuletzt ein Einschaltsignal an die Sekundärseite versendet wurde, ein Einschaltsignal an die Sekundärseite gesendet wird und wenn zuletzt ein Ausschaltsignal an die Sekundärseite versendet wurde, ein Ausschaltsignal an die Sekundärseite gesendet wird. Wenn von der Primärseite ein Quittierungssignal empfangen wird ohne dass zu dem Zeitpunkt des Empfangs des Quittierungssignals von der Primärseite ein Einschaltsignal oder Ausschaltsignal an die Sekundärseite gesendet wird, ist dies ein Indiz dafür, dass die Sekundärseite aufgrund eines Störsignals fälschlicherweise ein Ein- bzw. Ausschaltsignal erkannt hat. Die Primärseite sendet deshalb, wenn zuletzt ein Einschaltsignal an die Sekundärseite versendet wurde, ein Einschaltsignal an die Sekundärseite und wenn zuletzt ein Ausschaltsignal an die Sekundärseite versendet wurde, ein Ausschaltsignal an die Sekundärseite. Hierdurch wird ein eventuell fälschlicherweise von der Sekundärseite erkanntes ein Ein- bzw. Ausschaltsignal sehr schnell korrigiert.Furthermore, it proves to be advantageous if the driver is designed so that when an acknowledgment signal is received from the primary side without a switch-on signal or switch-off signal being sent to the secondary side from the primary side at the time the acknowledgment signal is received, if a switch-on signal was sent to the secondary side last, a switch-on signal is sent to the secondary side and if a switch-off signal was sent to the secondary side last, a switch-off signal is sent to the secondary side. If an acknowledgment signal is received from the primary side without a switch-on signal or switch-off signal being sent from the primary side to the secondary side at the time the acknowledgment signal is received, this is an indication that the secondary side has erroneously recognized a switch-on or switch-off signal due to an interference signal Has. Therefore, if a switch-on signal was sent to the secondary side last, the primary side sends a switch-on signal to the secondary side and if a switch-off signal was sent to the secondary side last, a switch-off signal to the secondary side. As a result, a switch-on or switch-off signal that may be incorrectly recognized by the secondary side is corrected very quickly.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Primärseite und die Sekundärseite des Treibers voneinander galvanisch oder hochohmig getrennt sind. Hierdurch wird das Ausbilden von elektrischen Strömen zwischen der Sekundärseite und der Primärseite, falls die Sekundärseite auf einem anderen elektrischen Potential liegt wie die Primärseite vermieden bzw. deren Stromstärken stark reduziert.It also proves to be advantageous if the primary side and the secondary side of the driver are galvanically or highly resistively isolated from one another. As a result, the formation of electrical currents between the secondary side and the primary side, if the secondary side is at a different electrical potential than the primary side, is avoided or its current strengths are greatly reduced.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Treiber monolithisch integriert ausgebildet ist. Hierdurch ist der Treiber besonders platzsparend ausgebildet.It also proves to be advantageous if the driver is designed to be monolithically integrated. As a result, the driver is designed to be particularly space-saving.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Übertragen des Einschaltsignals, des Ausschaltsignals und des Quittierungssignals zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Treibers über einen dem jeweiligen Signal zugeordneten physikalisch getrennten Übertragungskanal erfolgt. Hierdurch wird eine hohe Zuverlässigkeit der Signalübertragung erzielt.Furthermore, it proves to be advantageous if the transmission of the switch-on signal, the switch-off signal and the acknowledgment signal between the primary side and the secondary side of the driver takes place via a physically separate transmission channel assigned to the respective signal. This achieves a high level of reliability of the signal transmission.
Weiterhin erweist sich eine Leistungshalbleiterschalteranordnung mit einem erfindungsgemäßen Treiber und mit einem mit der Sekundärseite des Treibers elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterschalter als vorteilhaft.Furthermore, a power semiconductor switch arrangement with a driver according to the invention and with a power semiconductor switch connected in an electrically conductive manner to the secondary side of the driver has proven to be advantageous.
Vorteilhafte Ausbildungen des Treibers ergeben sich in analoger Weise zu vorteilhaften Ausbildungen des Verfahrens und umgekehrt.Advantageous designs of the driver result in an analogous manner to advantageous designs of the method and vice versa.
Es sei angemerkt, dass bei der Erfindung und in den Figuren, insbesondere aufgrund von Signallaufzeiten und Signalverarbeitungszeiten, vorhandene Zeitverzögerungen der zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Treibers gesendeten Signale vernachlässigt werden.It should be noted that in the invention and in the figures, in particular due to Signal transit times and signal processing times, existing time delays in the signals sent between the primary side and the secondary side of the driver are neglected.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine Leistungshalbleiterschalteranordnung mit einem erfindungsgemäßen Treiber und mit einem mit einer Sekundärseite des Treibers elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterschalter und -
2 bis5 bei der Übertragung eines Einschaltsignals oder Ausschaltsignals von einer Primärseite und zu einer Sekundärseite des Treibers sich ausbildende Signalverläufe.
-
1 a power semiconductor switch arrangement with a driver according to the invention and with a power semiconductor switch connected in an electrically conductive manner to a secondary side of the driver and -
2 until5 Signal curves that develop during the transmission of a switch-on signal or switch-off signal from a primary side and to a secondary side of the driver.
In
Der Leistungshalbleiterschalter T liegt vorzugsweise in Form eines Transistors, wie z.B. eines IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder eines MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels liegt der Leistungshalbleiterschalter T in Form eines IGBTs vor, wobei ein erster Laststromanschluss C des Leistungshalbleiterschalters T in Form des Kollektoranschlusses des IGBTs und ein zweiter Laststromanschluss M des Leistungshalbleiterschalters T in Form des Emitteranschlusses des IGBTs und ein Steueranschluss G des Leistungshalbleiterschalters T in Form des Gateanschlusses G des IGBTs vorliegt.The power semiconductor switch T is preferably in the form of a transistor, such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). In the context of the exemplary embodiment, the power semiconductor switch T is in the form of an IGBT, with a first load current connection C of the power semiconductor switch T in the form of the collector connection of the IGBT and a second load current connection M of the power semiconductor switch T in the form of the emitter connection of the IGBT and a control connection G of the power semiconductor switch T in Form of the gate connection G of the IGBT is present.
Der erfindungsgemäße Treiber
Der Treiber
Die Primärseite P und die Sekundärseite S des Treibers
Der Treiber
Der Treiber
Zum Zeitpunkt Te empfängt die Primärseite P ein Ansteuersignals AS zum Einschalten des Leistungshalbleiterschalters T und beginnt das hier als Impulsfolge PF ausgebildete Einschaltsignal E an die Sekundärseite S zu senden. Die Sekundärseite S wertet vorzugsweise jede ansteigende Flanke jedes Impulses Pu des Einschaltsignals E aus. Aufgrund von Störungen (z.B. EMV-Störungen), welche bei der Signalübertragung von der Primärseite P zur Sekundärseite S auftreten, erkennt die Sekundärseite S in
Zum Zeitpunkt Ta empfängt die Primärseite P ein Ansteuersignal AS zum Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters T und beginnt das hier als Impulsfolge PF ausgebildete Ausschaltsignal A an die Sekundärseite S zu senden. Die Sekundärseite S wertet vorzugsweise jede ansteigende Flanke jedes Impulses Pu des Ausschaltsignals A aus. Aufgrund von Störungen (z.B. EMV-Störungen), welche bei der Signalübertragung von der Primärseite P zur Sekundärseite S auftreten, erkennt die Sekundärseite S in
Dadurch, dass das Ein- bzw. Ausschaltsignal E bzw. A, wenn die Sekundärseite S das Ein- bzw. Ausschaltsignal E bzw. A erkannt hat, durch das Quittierungssignal Q gestoppt wird, wird eine zuverlässige und energiesparende Übertragung des Einschalt- und Ausschaltsignals E und A von der Primärseite P und zu der Sekundärseite S des Treibers
Das Übertragen des Einschaltsignals E, des Ausschaltsignals A und des Quittierungssignals Q zwischen der Primärseite P und der Sekundärseite S des Treibers
Der Treiber
Wenn nach einer bestimmten ersten Anzahl von Wiederholungsversuchen des Sendens von Einschaltsignalen E von der Primärseite P kein Quittierungssignal Q empfangen wird, wird von der Primärseite P ein Fehlersignal F erzeugt. In analoger Weise wird von der Primärseite P nach Ablauf einer vierten Zeitdauer Td4 nach Ablauf der zweiten Zeitdauer Td2 ein Ausschaltsignal A zum Ausschalten des Leistungshalbleiterschalters T an die Sekundärseite S gesendet. Wenn nach einer bestimmten zweiten Anzahl von Wiederholungsversuchen des Sendens von Ausschaltsignalen A von der Primärseite kein Quittierungssignal Q empfangen wird, wird von der Primärseite P ein Fehlersignal F erzeugt.If no acknowledgment signal Q is received from the primary side P after a certain first number of retry attempts to send the switch-on signals E, an error signal F is generated by the primary side P. In an analogous manner, a switch-off signal A for switching off the power semiconductor switch T is sent from the primary side P to the secondary side S after a fourth time period Td4 has elapsed after the second time period Td2 has elapsed. If no acknowledgment signal Q is received from the primary side after a certain second number of retry attempts to send the switch-off signals A, an error signal F is generated by the primary side P.
Die erste und zweite Anzahl von Wiederholungsversuchen betragen beim Ausführungsbeispiel z.B. zwei, so dass, wie in
Die erste und zweite Zeitdauer Td1 und Td2 betragen beim Ausführungsbeispiel z.B. 100 ns. Die erste und zweite Zeitdauer Td1 und Td2 können auch unterschiedlich sein. Die dritte und vierte Zeitdauer Td3 und Td4 betragen beim Ausführungsbeispiel z.B. 500 ns. Die dritte und vierte Zeitdauer Td3 und Td4 können auch unterschiedlich sein.In the exemplary embodiment, the first and second time periods Td1 and Td2 are, for example, 100 ns. The first and second time periods Td1 and Td2 can also be different. The third and fourth time periods Td3 and Td4 are, for example, 500 ns in the exemplary embodiment. The third and fourth time periods Td3 and Td4 can also be different.
Das Fehlersignal F wird vorzugsweise an eine übergeordnete Steuerung gesendet, die vorzugsweise als Reaktion, falls der Treiber
Der Treiber
Der Treiber
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